CN102970042B - 一种可变通带的连续时间正交Delta-Sigma调制器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通带可变的连续时间正交Delta-Sigma调制器。针对某些无线接收机需要根据工作条件转换中频频率的问题，本发明采用预设多种中频频率，分别计算出各中频下调制器各级积分器的时间常数，并将不同中频下各级积分器的积分电容设定成相同值，通过控制开关S来选择不同中频下具体的积分器时间常数，从而实现调制器通带可变。

Description

一种可变通带的连续时间正交Delta-Sigma调制器
技术领域
本发明涉及一种无线接收机中连续时间正交Delta-Sigma调制器的电路和实现方法。
背景技术
Delta-Sigma调制器是一种重要的信号处理电路，可以应用到数据转换、信号调制等领域。从电路实现方法上来分，可以将Delta-Sigma调制器划分为连续时间Delta-Sigma调制和离散时间Delta-Sigma调制器，其中连续时间Delta-Sigma调制器具有功耗低、本身即可对输入信号进行滤波等特点，因此在无线接收机中，连续时间Delta-Sigma得到广泛应用。
正交解调具有较好的镜像抑制能力，在目前的无线接收机结构中得到广泛应用。图1为简化的正交解调结构无线接收机，射频信号经天线接收后首先经过低噪放将信号放大，正交时钟产生电路产生正交时钟信号LOI和LOQ，LOI和LOQ分别输入到混频器1和混频器2中，将高频信号转换成正交信号AI和AQ，同时将高频信号下变频至中频，中频正交信号AI和AQ输入到连续时间正交Delta-Sigma调制器中，经过调制后产生正交数字信号DI和DQ，DI和DQ经数字抽取滤波器滤波后输入到DSP中处理并输出。
发明内容
本发明提供了一中应用于无线接收机的连续时间正交Delta-Sigma调制器的电路结构和实现方法，适用于无线接收机的模数转换电路。
在无线接收机的应用中，通过混频器将射频信号从高频搬移到中频，再通过中频ADC将中频模拟信号转化成数字信号。由于在不同的应用环境下会采用不同的中频频率，这样对中频ADC的带宽要求就比较高，要满足不同应用条件下的带宽需求。
Delta-Sigma调制器的基本单元是积分器和量化器，通过多级积分器的级联组成高阶Delta-Sigma调制器。连续时间正交Delta-Sigma调制器，采用连续时间积分器作为基本单元，具有固有的滤波功能以及低功耗特性。连续时间正交Delta-Sigma调制器即利用IQ两路连续时间Delta-Sigma调制交叉耦合，从而将调制的通带从直流搬移到中频处。
图2是一个带宽可变的连续时间积分器示意图。运放AMP、积分电容Cs、采样电阻R1和R2以及开关S1构成了一个基本的可变带宽连续时间积分器示意图。外部控制信号通过控制开关S1的开关将采样电阻R2从积分器中接入或断开，从而实现积分器带宽的改变。
图3所示即为由图2中的可调带宽连续时间积分器所构成的通带可变的连续时间正交Delta-Sigma调制器，正交模拟输入信号AI和AQ分别输入到第一级可变带宽积分器中，可变带宽积分器的输出反馈到其同级正交路径的可变带宽积分器的输入端，例如可变带宽积分器I1的输出送到可变带宽积分器Q1的输入端，可变带宽积分器Q1的输出同样送到可变带宽积分器Q1的输入端。
外部控制信号Sel用来控制每个积分器中开关的导通与断开，当开关导通时调制器的通带处于f1频率处，当开关断开后，调制器的通带便转换到f2频率处。按照不同应用需求，利用选择信号来选择合适的通带。
附图说明
图1是正交解调结构无线接收机示意图；
图2是可变带宽积分器示意图；
图3是通带可变的连续时间正交Delta-Sigma调制器原理图；
图4是可变带宽积分器在正交Delta-Sigma调制器中的单端实现方式；
图5是4阶通带可变的连续时间正交Delta-Sigma调制器示意图；
具体实施方式
由于其固有的滤波特性和带通特性，连续时间正交Delta-Sigma调制器在低中频无线接收机中具有广泛的应用。但在某些特定的应用环境中，中频频率有可能会变化，让固定的调制器满足不同的中频频率需求会给设计带来很大难度，本发明公开了一种通带可变的连续时间正交Delta-Sigma调制器，通过预设的配置使调制器在不同的状态下满足不同的中频频率要求。
以下结合附图说明具体的实施方式。
图4是图2中可变带宽积分器在正交Delta-Sigma调制器中的单端实现方式，其包含了2个运放、8个采样电阻、2个积分电容和4个控制开关。正交信号VinI和VinQ分别连接到各自的采样电阻RIc1、Rc2和RQc1、RQc2上，采样电阻RIc2和RQc2的另一端分别连接到运放I和运放Q的负向输入端，RIc1和RQc1的另一端分别连接到控制开关SIc和SQc上，SIc和SQc的另一端分别连接到运放I和运放Q的负向输入端，运放I和运放Q的正向输入端均接地，采样电容CI的两端连接到运放I的输出端和负向输入端，采样电容CQ的两端分别连接到运放Q的输出端和负向输入端，采样电阻RIa1和RIa2连接到运放Q的输出端，RIa1的另一端连接到开关SIa，RIa2的另一端连接到运放I的负向输入端，开关SIa的另一端也连接到运放I的负向输入端，采样电阻RQa1和RQa2连接到运放I的输出端，RQa1的另一端连接到开关SQa，RQa2的另一端连接到运放Q的负向输入端，开关SQa的另一端也连接到运放Q的负向输入端，运放I和运放Q的输出端分别输出信号VoutI和VoutQ。通过控制开关SIa、SQa、SIc和SQc的闭合和断开，可以改变积分器的时间常数。
图5为利用图4为基本单元构成的一个4阶前馈连续时间可变带通调制器的具体实现方式。4级积分器级联，同时每级积分器的输出均送到I路或Q的的量化器进行量化，量化后的信号即为调制器的输出信号，同时将量化器的输出反馈至第一级积分器的输入端。通过控制每级积分器中的开关便可以对调制器的通带进行调整。

Claims (1)

1.一种可变通带的连续时间正交Delta-Sigma调制器，其特征在于，通过改变基本积分器采样电阻值来改变积分器的时间常数，进而改变调制器的通带，正交输入信号VinI连接到采样电阻RIc1、RIc2的正端，RIc1、RIc2的正端连接在一起，VINQ连接到采样电阻RQc1、RQc2的正端，RQc1、RQc2的正端连接在一起，RIc2和RQc2的负端分别连接到运放I和运放Q的负向输入端，RIc1和RQc1的负端分别连接到控制开关SIc和SQc的正端，SIc和SQc的负端分别连接到运放I和运放Q的负向输入端，运放I和运放Q的正向输入端均接地，采样电容CI的负端和正端分别连接到运放I的输出端和负向输入端，采样电容CQ的负端和正端分别连接到运放Q的输出端和负向输入端，采样电阻RIa1和RIa2连接到运放Q的输出端，RIa1的另一端连接到开关SIa，RIa2的另一端连接到运放I的负向输入端，开关SIa的另一端也连接到运放I的负向输入端，采样电阻RQa1和RQa2的正端连接到运放I的输出端，RQa1的负端连接到开关SQa的正端，RQa2的负端连接到运放Q的负向输入端，开关SQa的负端也连接到运放Q的负向输入端，运放I和运放Q的输出端分别输出信号VoutI和VoutQ，通过控制开关SIa、SQa、SIc和SQc的闭合和断开，改变积分器的时间常数。
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